Ripasso dei concetti principali acquisiti negli anni scolastici

Ripasso dei concetti principali acquisiti negli anni scolastici precedenti.
Sono prerequisiti per capire il Sistema Operativo.
In particolare:
struttura interna/componenti base computer
CPU, memoria centrale e memoria di massa
classificazione HW e SW
sistema binario, memorizzazione e linguaggio macchina: bit e byte
Più qualche curiosità interessante.
Informatica = scienza dell'informazione: trattamento dati con elaboratori elettronici =
calcolatori = computers. Dai fondamenti teorici al calcolo a livello logico (architettura,
algoritmi), alle tecniche di implementazione ed alle tecnologie.
Termine inglese/internazionale per informatica: IT = Information Technology
(mette in risalto la tecnologia associata al trattamento dati)
IT -> ITC = Information and Communication Technology
IT è divenuto ITC per sottolineare che il computer non è più solo mezzo di elaborazione dati,
ma di condivisione e comunicazione, tra piccoli o grandi gruppi di utenti fino ad arrivare ad
Internet che rappresenta oggi il principale mezzo di comunicazione di massa.
Internet = interconnected networks = rete mondiale di computer.
(Internet non è solo uno strumento informatico ma ha assunto anche valore sociale. Non solo
scambio di info ma di idee e aperto a tutti.
Esempio: guerra civile in Siria autunno 2012 e prima in Egitto: bloccato accesso Internet =
violazione dei diritti umani. Non solo penalizzata libertà di singoli individui ma anche economia
e società del Paese. Oggi Internet indispensabile per quasi ogni attività).
WWW = World Wide Web = creato al CERN di Ginevra nel 1990 da Tim Berners Lee
(inizialmente per condividere dati tra gli scienziati del CERN):
http://home.web.cern.ch/about/birth-web
Il successo dei computers sta nella potenza, velocità di elaborazione, spazio disponibile =
capacità di memoria, semplicità di utilizzo grazie allo sviluppo di GUI (interfacce grafiche).
Tipi di computer
Personali:
PC Desktop, laptop o portatile o notebook, tablet, palmari, smartphone e cellulari...
Medie potenze di calcolo (piccole-medie aziende, enti pubblici, istituzioni):
Workstation: potente computer monoutente per alte potenze di calcolo
Server: macchina che fornisce un qualsiasi servizio a chi lo richiede = client
attraverso una rete di computer (esempio: server di posta)
Grandi potenze di calcolo (BORSA, centri di ricerca, grandi aziende o istituzioni):
Mainframe (esempio: BORSA) -> puntano su I/O e affidabilità perche' gestiscono molti utenti
in parallelo.
Supercomputer (esempio: centri di ricerca scientifica) -> puntano su velocità di calcolo,
devono effettuare molti calcoli in parallelo.
Sono costitutiti da cluster di migliaia di unità di calcolo. Potenze di calcolo elevatissime.
CPU multicore = più processori montati insieme permettono calcolo parallelo: aumento
potenza senza aumentare frequenza e risparmio energia
Curiosità: Top 500 Supercomputer: http://www.top500.org/list/2013/06/
Dal sito notare che la classifica è data da numero di core, TFLOPS (T=Tera=1012, FLOPS =
operazioni in virgola mobile al secondo), potenza. Sono inoltre caratteristiche importanti:
affidabilità, sicurezza, scalabilità = possibilità di aggiungere altre unità aumentando
dimensioni/prestazioni, ridondanza degli elementi critici = ne sono previsti almeno due,
se uno muore o ha un problema Il secondo prende il suo posto senza perdita di tempo o dati.
Evoluzione dei computers rapidissima negli ultimi anni, di tutte le componenti, HW e SW.
Ciò che prima faceva un grosso elaboratore che occupava una stanza come nei vecchi
film tipo Alien (era allora un supercomputer) ora lo fa un normale PC.
Divario tra architetture sofisticate e componenti di elevata qualità oggi notevolmente
assottigliato. La differenza, ad esempio con un supercomputer, sta nel numero di core,
potenza e velocità di calcolo, e configurazione sistema.
Tutto miniaturizzato, costi notevolemnete ridotti.
Esempio: un disco standard prima era da 2 GB, oggi è da 2 TB e costa 90 euro.
Legge di Moore: prestazioni CPU raddoppiano ogni 18 mesi.
HW: insieme di tutte le componenti materiali (ricordare il computer aperto/smontato che
abbiamo visto.
CPU, memoria centrale, batteria per orologio sistema , slot per schede aggiuntive (esempio
grafiche), bus di espansione ecc. montati sulla scheda madre.
SW: insieme dei programmi. Si divide in SW di base: sistema operativo + programmi utilità
e SW applicativi (browser, posta, presentazioni, database, grafica, giochi...)
HW e SW si rinnovano continuamente.
Componenti basi computer (di tutti i tipi) – architettura di Von Neumann
monitor
tastiera,
mouse,
stampante
...
disco rigido
DVD,
CD,
USB
...
BUS
Dati e istruzioni nella
stessa memoria, letti
da CPU con stesso BUS
CPU = processore o microprocessore viste le dimensioni odierne
CPU: elabora i dati (costituita da ALU = unità aritmetico logica e UC = unità di controllo)
Memoria centrale: RAM, ROM, Cache (CPU Cache)
RAM = Random Access Memory = memoria ad accesso casuale/random = accesso diretto
a qualsiasi indirizzo con ugual tempo.
(molto costosa, a stato solido, semiconduttore silicio o germanio).
Memorie di massa come il disco rigido (o fisso o hard disk) sono anch'esse ad accesso diretto
ma accedo ad ogni indirizzo con tempo variabile, dipende dall'ultimo acceduto, da dove mi trovo
Nastro (tape): accesso sequenziale (devo scorrere tutti gli indirizzi).
ROM = Contiene il BIOS= insieme di programmi scritti in fase di produzione che
permettono l'avvio del computer (collegamento di tutte le componenti hw)
CPU Cache = conserva i dati più acceduti/usati, riduce notevolemente il tempo di accesso
alla RAM da parte della CPU, la CPU prima cerca nella cache, se non trova accede alla RAM
RAM e Cache sono memorie volatili/temporanee, ROM è permanente.
ROM è inoltre memoria di sola lettura (read only): non la posso modificare, scriverci o
cancellare.
RAM e Cache invece sono memorie di lettura e scrittura (read-write).
Ogni memoria di massa (disco fisso o rigido = hard disk interno o esterno, CD, DVD, USB...
è permanente (anche se cancello e poi riscrivo, mantiene i dati fino a quando lo decido io).
I dati sono immagazzinati in memoria in forma digitale, cioè con sequenze di 0 e 1 = BIT
8 BIT = 1 Byte = parte più piccola parte di memoria indirizzabile (una cifra sta in 1 byte)
Anche il linguaggio macchina è basato sull'alfabeto binario, comprende le due sole cifre o
BIT 0 e 1
Sistema binario: con 8 cifre scrivo 28 numeri = 256, da 0 a 255 -> vedi CODICE ASCII,
UNICODE ecc. in appendice al libro o su internet.
Le memorie si misurano in multipli di byte: vedi tabella.
Nel SI (Sistema Internazionale di
Unità di misura) i multipli di byte
sono potenze di 10 (sistema decimale)
In informatica si usano spesso anche le
potenze di due (sistema binario)
Il nostro sistema di numerazione è il sistema numerico decimale, è un sistema
posizionale basato su 10 cifre, da 0 a 9.
Il sistema binario è un sistema sempre posizionale basato su due cifre: 0 e 1.
Con 1 bit scrivo
Con 2 bit scrivo
Con 3 bit scrivo
0
1
00 = 0
01 = 1
10 = 2
11 = 3
000 = 0
001 = 1
010 = 2
011 = 3
100 = 4
101 = 5
110 = 6
111 = 7
21 numeri = 2
22 numeri = 4 (da 0 a 3)
23 numeri = 8 (da 0 a 7)
E cosi via....
Con 8 bit scrivo 28 numeri = 256
1 byte = 8 bit contiene tutti i 256 caratteri (lettere, numeri, caratteri speciali) usati per
scrivere
Avvio = bootstrap o semplicemente boot
Spegnimento = shutdown
Password: sceglierla con elevato livello di sicurezza: almeno 8-10 caratteri combinazione
di lettere maiuscole e minuscole, numeri e caratteri speciali (:;<>,!*$& ecc)
Non deve contenere parole di senso compiuto.
Esempio di buona passwd: la costruisco con le iniziali di una frase, una strofa di canzone,
una poesia ecc:
L'EdEe':E=MC2
(L'Equazione di Eistein è: E = MC2)
MScgai10M:A!
(Mia sorella compie gli anni il 10 Maggio: Auguri!)
LmCpe':PGdLD
(La mia canzone preferita è: Piazza Grande di Lucio Dalla)
ImgscF,h6mee'a! (Il mio gatto si chiama Felix, ha 6 mesi ed è adorabile!)
Backup = copia di sicurezza dei dati (IMPORTANTE)
Root o Sysadmin = amministratore di sistema
File: qualsiasi contenitore di dati in formato digitale (per la macchina/computer =
sequenza di byte immagazzinati in una memoria di massa attraverso il filesystem)
Ogni file è identificato da un nome univoco ed un path = percorso che ne individua
la posizione all'interno del filesystem e magari un'estensione.
Curiosità: Il formato di un file è riconoscibile in modo diverso dai diversi sistemi operativi
(Windows estensione, MacOS metadati, Linux primi byte del file)
SISTEMA OPERATIVO
Operazioni principali:
Sovrintende al funzionamento della macchina
Coordina e gestisce HW e SW
Gestisce i file a livello di filesystem (archiviazione, accesso, organizzazione)
Fa da interfaccia utente
Principali SO (più diffusi) per PC:
Windows (Microsoft), MacOS Macintosh (Apple), Linux (Free)
Corrispettivi per dispositivi mobili:
Win Phone 8, IOS, Android
Widows deriva da MS-DOS, MacOS e Linux da Unix.
Principali caratteristiche:
Linux altamente configurabile, sicuro, free e open source. Si installa su ogni HW.
MacOS interfaccia utente ottimizzata, elevata qualità HW e SW, si vende solo col
proprio HW.
Windows offre la maggiore varietà di SW applicativi. Si installa su ogni HW.
Un computer si avvia anche senza il sistema operativo?
Si grazie al BIOS che avvia l'hardware, carica il sistema operativo (anche da
cd) che poi prende il controllo su tutto.